CN113766202A

CN113766202A - 用于多调制显示中的局部调光的系统和方法

Info

Publication number: CN113766202A
Application number: CN202111212926.3A
Authority: CN
Inventors: J·施尔德斯; M·J·里查兹; J·P·普尔蒂拉
Original assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 2013-11-03
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2021-12-07
Also published as: ES2827450T3; EP3790273A1; US11582432B2; JP2019003223A; US20240098229A1; US11838692B2; US9992460B2; EP3063936A4; EP3063936B1; CN105684437A; HK1226226A1; EP4236287A2; JP7150091B2; CN105684437B; US20230188686A1; JP2021140169A; US20180295330A1; US20160286178A1; EP3063936A1; JP2016539384A

Abstract

本公开涉及用于多调制显示中的局部调光的系统和方法。公开了双和多调制器投影仪显示系统和技术。在一个实施例中，投影仪显示系统包括：光源；控制器；第一调制器，所述第一调制器接收来自所述光源的光并且渲染输入图像的半色调图像；模糊化光学系统，所述模糊化光学系统通过点扩散函数(PSF)将所述半色调图像模糊化；和第二调制器，所述第二调制器接收经模糊化的半色调图像并且渲染脉宽调制图像，所述脉宽调制图像可被投影以形成期望的屏幕图像。还公开了如下的系统和技术，这些系统和技术用于从输入图像形成二值半色调图像，校正第一调制器和第二调制器之间的未对齐，并且例如随着时间的过去对投影仪系统进行校准以连续地改进图像。

Description

用于多调制显示中的局部调光的系统和方法

本申请是申请号为201480059581.4、申请日为2014年10月29日、发明名称为“用于多调制显示中的局部调光的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月3日提交的美国临时专利申请No.61/899,280的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入。

技术领域

本发明涉及多调制显示系统，并且尤其涉及用于在多调制显示系统上渲染图像和视频数据的系统和方法。

背景技术

投影仪系统目前正在光高效使用和动态范围加以改进的情况下被构造。双和多调制器投影仪显示系统在本领域中是已知的。然而，在这样的显示系统的渲染和性能两者上，仍可能由于这样的显示系统中的光处理的改进的模型化而实现额外的改进。

发明内容

公开了双和多调制器投影仪显示系统和技术。在一个实施例中，投影仪显示系统包括：光源；控制器；第一调制器，所述第一调制器接收来自所述光源的光并且渲染输入图像的半色调图像；模糊化光学系统，所述模糊化光学系统通过点扩散函数(PSF)使所述半色调图像模糊化；和第二调制器，所述第二调制器接收经模糊化的半色调图像并且渲染脉宽调制图像，所述脉宽调制图像可被投影以形成期望的屏幕图像。还公开了如下的系统和技术，这些系统和技术用于从输入图像形成二值半色调图像，校正第一调制器和第二调制器之间的未对齐，并且例如随着时间的过去对投影仪系统进行校准以连续地改进图像。

在一个实施例中，一种投影仪显示系统包括：激光光源；控制器，所述控制器接收输入图像数据并且输出控制信号；第一调制器，所述第一调制器接收来自所述光源的光，所述第一调制器接收来自所述控制器的所述控制信号，使得所述第一调制器能够渲染所述输入图像的半色调图像；模糊化光学系统，所述模糊化光学系统使从所述第一调制器接收的所述半色调图像模糊化；和第二调制器，所述第二调制器接收来自所述模糊化光学系统的所述经模糊化的半色调图像并且接收来自所述控制器的所述控制信号，使得所述第二调制器能够渲染脉宽调制图像，所述脉宽调制图像能够被投影以形成期望的屏幕图像。

在另一实施例中，一种用于在投影仪显示系统中从输入图像数据投影期望的屏幕图像的方法，所述投影仪显示系统包括：光源；控制器，所述控制器接收输入图像数据并且输出控制信号；预调制(premod)调制器，所述预调制调制器接收来自所述控制器的控制信号以及来自所述光源的光；模糊化光学系统，所述模糊化光学系统接收来自所述预调制调制器的光；以及主调制器，所述主调制器接收来自所述控制器的控制信号以及来自所述模糊化光学系统的光，所述方法包括：从所述输入图像数据创建二值半色调图像；从所述二值半色调图像创建经模糊化的二值半色调图像；从所述经模糊化的二值半色调图像创建脉宽调制图像；和从所述脉宽调制图像投影期望的屏幕图像。

在又一实施例中，一种用于对投影仪显示系统进行校准的方法，所述投影仪显示系统包括：光源；控制器，所述控制器接收输入图像数据并且输出控制信号；预调制调制器，所述预调制调制器接收来自所述控制器的控制信号以及来自所述光源的光；模糊化光学系统，所述模糊化光学系统接收来自所述预调制调制器的光；以及主调制器，所述主调制器接收来自所述控制器的控制信号以及来自所述模糊化光学系统的光，所述方法包括：接收输入图像数据；计算半色调图像；应用光场模型，所述光场模型基于所述模糊化光学系统的PSF模型；计算用于所述主调制器的主图像；从所述主调制器显示屏幕图像；用图像捕捉装置捕捉所述屏幕图像；使所述捕捉的屏幕图像配准预调制栅格；将所述配准的捕捉的屏幕图像与所述输入图像数据进行比较；如果差异大于期望量，则计算对所述PSF模型的校正；和应用改进的PSF模型来进行进一步校准。

下面在结合本申请内呈现的附图阅读时，在具体实施方式中呈现了本系统的其他特征和优点。

附图说明

示例性实施例在附图的参考图中被例示说明。意图是本文公开的实施例和附图被认为是例示性的，而非限制性的。

图1描绘了本申请的系统、方法和技术可以驻留在其中的多调制显示系统和环境的一个实施例。

图2描绘了可以由图1中给出的双、多调制器显示系统实现的光学处理/图像处理的高级示图的一个实施例。

图3A描绘了用于生成合适的二值半色调图像的方法的一个实施例。

图3B、3C和3D描绘了用于生成合适的半色调图像的方法的另一实施例。

图4描绘了用于产生脉宽DMD补偿图像的技术的一个实施例。

图5是使用预调制到主调制映射、光场模型以及主调制到预调制映射来生成主调制配准光场的流程图的一个实施例。

图6描绘了可以被捕捉、被模型化并且被使用以计算有色(例如，红色、绿色或蓝色)光场的PSF的阵列。

图7A至7F描绘了输入图像通过本申请的各种处理模块的示例性渲染。

图8和9描绘了图像渲染处理以及用于系统的可能连续校正/改进的精化(refinement)处理的一个实施例。

图10描绘示例性点扩散函数(PSF)分布。

图11A-D描绘了可以被本申请的实施例处理的一个示例性图像。

图12A和12B描绘了基于示例性输入图像数据的图像处理的两个图表。

具体实施方式

如本文所用的，术语“控制器”、“系统”、“接口”等意图指代计算机相关实体，其为硬件、软件(例如，在执行中)和/或固件。例如，控制器可以是在处理器上运行的过程、处理器、对象、可执行指令、程序和/或计算机。控制器可以包括处理器和系统存储器，该存储器可以包括处理器可读指令，该处理器可读指令当被处理器读取时可以实现本文公开的一种或多种方法和/或技术。一个或多个控制器可以驻留在过程内，并且控制器可以本地化在一个计算机/处理器上，和/或分布在两个或更多个计算机/处理器之间。控制器也可以意图指代通信相关实体，其为硬件、软件(例如，在执行中)和/或固件，并且还可以包括足以实现通信的有线或无线硬件。

在以下整个描述中，阐述了特定细节以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，公知的元件可能未被详细示出或描述以避免不必要地使本公开模糊。因此，描述和附图要从例示性的、而非限制性的意义上来看待。

引言

在投影仪和其他显示系统的领域中，希望的是提高图像渲染性能和系统效率两者。本申请的几个实施例描述了通过对于双调制或多调制显示系统利用光场模型化来实现这些提高的系统、方法和技术。在一个实施例中，为了得到有利的效果，开发和使用光源模型。可以对已知输入图像的显示图像的相机图片进行评估以改进光模型。在一些实施例中，迭代处理可以累积改进。在一些实施例中，这些技术可以在运动图像上被使用以进行即时调整来提高图像渲染性能。

在包括以下专利和专利申请的共同拥有的专利和专利申请中已经描述了双调制投影仪和显示系统：

(1)Ward等人的编号为8,125,702的美国专利，其于2012年2月28日发布，标题为“SERIAL MODULATION DISPLAY HAVING BINARY LIGHT MODULATION STAGE”；

(2)Whitehead等人的美国专利申请20130148037，其于2013年6月13日公布，标题为“PROJECTION DISPLAYS”；

(3)Wallener的美国专利申请20110227900，其于2011年9月22日公布，标题为“CUSTOM PSFs USING CLUSTERED LIGHT SOURCES”；

(4)Shields等人的美国专利申请20130106923，其于2013年5月2日公布，标题为“SYSTEMS AND METHODS FOR ACCURATELY REPRESENTING HIGH CONTRAST IMAGERY ONHIGH DYNAMIC RANGE DISPLAY SYSTEMS”；

(5)Erinjippurath等人的美国专利申请20110279749，其于2011年11月17日公布，标题为“HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAYS USING FILTERLESS LCD(S)FOR INCREASINGCONTRAST AND RESOLUTION”；以及

(6)Kwong的美国专利申请20120133689，其于2012年5月31日公布，标题为“REFLECTORS WITH SPATIALLY VARYING REFLECTANCE/ABSORPTION GRADIENTS FOR COLORAND LUMINANCE COMPENSATION”。

——所有这些专利和专利申请的全部内容都通过引用并入。

示例性物理架构

一般地，具有单个数字微镜器件(DMD)的投影仪可能趋向于具有有限的对比率。为了获得更大的对比率，可以将两个或更多个DMD和/或其他反射器(例如，MEMS)串联布置。由于DMD可以作为时分或脉宽调制器操作，因此，操作串联的两个或更多个DMD和/或反射器－均用作脉冲宽度调制器－往往需要时分排序的精确时分对齐和像素与像素对应。这样的对齐和对应要求在实践中可能是困难的。因此，在本申请的许多实施例中，投影仪和/或显示系统可以利用不同的双调制方案来实现期望的性能。

如将在示例性投影仪显示系统的上下文更详细地讨论的，第一DMD/反射器——被称为“预调制器”或“预调制调制器”——可以通过可被保持期望的时间段(例如，帧或者其一部分)的半色调图像来对光源进行空间调制。该半色调图像可以被模糊化以创建可以应用于第二DMD/反射器的带宽在空间上减小的光场。第二DMD/反射器——被称为主调制器——可以对经模糊化的光场进行脉宽调制。该布置可以趋向于避免以上提及的两个要求——例如，精确的时分对齐和/或像素与像素对应。在一些实施例中，所述两个或更多个DMD/反射器可以在时间上帧对齐，并且大致上在空间上帧对齐。在一些实施例中，来自预调制DMD/反射器的经模糊化的光场可以基本上与主调制DMD/反射器重叠。在其他实施例中，空间对齐可以是已知的，并且被考虑——例如以帮助图像渲染执行。

虽然本申请是在双调制、多调制投影系统的上下文中呈现的，但是应意识到，本申请的技术和方法将可在双调制、多调制显示系统中应用。例如，包括背光、第一调制器(例如，LCD等)和第二调制器(例如，LCD等)的双调制显示系统可以利用合适的模糊化光学组件以及图像处理方法和技术来实现本文在投影系统的上下文中讨论的性能和效率。

还应意识到——即使图1描绘了两级或双调制器显示系统——本申请的方法和技术也可以在3个或更多个调制器的(多调制器)显示系统中应用。本申请的范围包含这些各种替代实施例。

图1是适合于本申请的目的的双调制投影仪显示系统100的一个实施例。显示器100可以包括光源102——其可以包括一个光源(例如，灯等)或多个点光源(例如，激光器、LED等)。在数字电影投影仪的上下文中，图1中的光源102可以包括一组或多组激光光源(例如，102-1、102-2、102-3；102-1’、102-2’、102-3’——其中，可以存在当被组合时可以渲染白色光的多个有色光源——例如，红色、绿色和蓝色)。

来自源102的光可以通过管道输入到光学级104中——光学级104可以包括组合器104-1和积分杆104-2，组合器104-1组合来自RGB激光源的光，积分杆104-2可以提高光的均匀性。光103其后可以被传送通过漫射器106以向光提供角度分集。第一调制器/预调制器108可以输入该光，并且——在控制器120的控制下——可以提供如本文进一步描述的预调制器图像处理。

在一个实施例中(并且如图1所示)，首先，预调制器108可以是DMD阵列——其通过一组光学元件可以对单独的颜色通道进行处理(例如，用于例如红色、绿色和蓝色通道的108-1、108-2和108-3)。仅为了示例性的目的，预调制器108可以是使用标准棱镜设计的1.2”、2K镜DMD。预调制器108可以被控制为显示二值半色调图像——例如，其中，像素是全开或全关(其中，关状态下的光可以被倾撒为(dump to)关状态光105)。在其他实施例中，模拟微电气机械系统(MEMS)和/或其他模拟和/或数字反射器可以被合适地控制以重新分布光来形成不同类型的图像。

该半色调图像107可以被传送通过点扩散函数(PSF)光学级112。PSF光学级可以包括许多不同的光学元件110、114等——例如，透镜、漫射器、反射器等。对于本申请的目的而言，PSF光学级接收来自预调制器108的半色调图像并且将半色调图像的期望散焦(109)提供给第二调制器/主要调制器116是足够的。与第一调制器108一样，第二调制器可以是DMD阵列——其通过一组光学元件可以对单独的颜色通道进行处理(例如，用于例如红色、绿色和蓝色通道的116-1、116-2和116-3)。仅仅为了另一示例性的目的，预调制器108可以是使用标准棱镜设计的1.4”、4K镜DMD。

主要调制器116可以接收光109，并且可以由控制器120控制。控制器120可以利用对半色调化和PSF的组合效果进行估计和/或模型化的光场仿真来逐个像素地确定主要调制器116上的局部亮度。在其他实施例(诸如利用MEMS反射器的那些实施例)中，控制器120可以类似地对光场形成进行模型化。从该模型，控制器120可以计算、估计或以其他方式确定用于主要调制器116的像素值以修改光场来生成最终的投影图像/渲染图像。光113其后可以被传送通过投影光学器件118而以在投影仪屏幕(未示出)上形成最终的投影图像/渲染图像。OFF光可以被倾撒为关状态光111。

在许多实施例中，可以生成最终图像，该最终图像是经散焦的半色调图像和主要调制器图像的乘积。在这样的最终图像中，对比度可以在15,000,000:1的范围内。

光学处理/图像处理的一个实施例

在讨论了适合于本申请的目的的示例性投影仪显示系统之后，现在将公开可以实现图像处理和系统效率的改进的一些图像处理方法和技术。

在一个实施例中，投影仪系统可以创建二值半色调图像，该图像可以被光学组件平滑化以创建期望显示图像的带宽减小版本。光学组件PSF的形状可以确定平滑函数的特性。PSF的形状可以影响系统的显示性能和计算要求。在许多实施例中，PSF成形可以具有以下属性和/或以下指导方针中的一个或多个：

(1)PSF可将最稀疏的半色调图案平滑成相对平坦的场。这可造成关于PSF的尺寸的近似下界；

(2)较大PSF可减小双调制起效的空间频率并且可导致较大的“光晕”(这里进一步讨论)。这可能需要更大的计算成本；

(3)PSF可具有受限的带宽和受限的上升时间。更高带宽和上升时间可需要更大的补偿精度并且限制了计算近似；

(4)PSF可能是紧凑的并且PSF空间幅度可能受限。PSF可衰减到零。缓慢的衰减或强PSF“尾部”可限制图像对比度并且增加计算要求；

(5)PSF可能是基本上径向对称的。可在计算中考虑任何非对称性。

在一个实施例中，经光学模糊化的PSF可基本上采取高斯、或旋转升余弦函数、或一些其它具有受限的空间幅度的峰值基本上径向对称的函数等的形状。图10描绘了PSF分布的一个例子(1000)——其可以呈现高斯状峰结构1002，该结构可以如尾部1004中所见的逐渐地衰减。在许多实施例中，PSF应采取受限的空间频率、受限的上升时间和/或受限的空间幅度。空间频率和上升时间可通常被相关。过大的空间频率或上升时间可能需要更密集的采样和更大的模型化精度，使得计算要求增加。如果PSF在图像帧上改变，那么可以使用一组PSF，并且，可以使用PSF插值方法。具有随PSF位置而改变的高空间频率的PSF可能需要更密集的模型组以用于适当插值，使得计算要求和校准复杂性增加。可能不希望在PSF脉冲上具有尖峰或脊部。而且，可能希望PSF应在其周界处逐渐衰减而不是在那里突然结束。平滑的形状将具有更低的空间频率和更长的上升时间。PSF的空间幅度可确定计算算子的尺寸。具有宽的衰减“尾部”的PSF可能使得算子尺寸增加并因此增加计算要求。

在仅仅一个示例性实施例中，PSF代表应用于例如5×5抖动图案的模糊函数。因此，PSF可足够大以从包含1的5×5网格(而所有其它半色调像素为零)的半色调图像产生相对平坦的场。如果模糊函数具有大致高斯形状等，那么其直径的范围可以为10个像素～20个像素。在本例子中，可以规定限制PSF的形状的下界和上界。下界可以是升余弦脉冲且上界可以是高斯脉冲。

仅举一例，设LB为下界且UB为上界。设“r”为到PSF的中心的距离且N为抖动图案的侧边的尺寸，它们均是以像素计的。脉冲幅值然后可以按常数K₁和K₂缩放，以使得每个脉冲的能量如下被归一化为1：

LB(r)＝K₁(1/2+1/2cos(πr/N)) 对于r＜N

LB(r)＝0 对于r≥N

UB(r)＝K₂exp(-(r/N)^2)

如可指出的那样，下界衰减到零且上界作为高斯衰减。衰减对于避免从PSF尾部累积太多光是重要的。应当理解，许多其它的PSF形状和函数是可能的，并且，本申请的范围涵盖所有这些变型方案。

参照图2，图2示出可通过诸如图1所示的双、多调制器显示系统实现的光学处理/图像处理的操作的高级流程图200的一个实施例。均匀光201可被输入到显示系统，并且，第一调制器202(例如，半色调DMD或其它调制器)向模糊化光学204提供半色调图像。然后，经模糊化的图像可被第二调制器206(例如，脉冲宽度DMD或其它调制器)接收，该第二调制器206进一步调制经模糊化的图像以产生屏幕图像203。在一个实施例中，流程图200跟踪可存储于控制器中的系统存储器中的处理器可读指令集合。控制器可接收图像数据、产生半色调图像(例如，在202)、使半色调图像模糊化(例如，在204)并且进一步调制图像(例如，在206)以产生最终图像。

在图1的显示系统的情境中，对于各DMD装置的代码字可被用作可用于控制产生的图像的两个变量。在一个实施例中，模糊函数可由光学系统执行，并且可被假定为对所有图像恒定。在各种显示系统设计中，模糊函数的设计和半色调成像和/或编码的方法可相关，并且影响显示性能。在一个这种示例性系统中，为了确定后面的半色调成像和/或编码和模糊函数的适当的选择，可以考虑以下目标/假定：

(1)显示器的对比率可以大于任一DMD独自的对比率。然而，因为半色调化和模糊化函数，对于图像的高空间频率分量，可能不能实现显示器的全对比度。结果，一些亮裁剪(bright clipping)或暗裁剪(dark clipping)可能存在于显示的图像中。由于光场模型化误差而导致的视觉劣化可以期望被最小化。

(2)没有亮裁剪：在一个实施例中，入射于主调制器/DMD的经模糊化的光场可在各处均比输入图像、即期望的屏幕图像大。主调制器/DMD可使光场衰减。在一些实施例中，大于经模糊化的光场的一些图像像素可能被亮裁剪。虽然没有亮裁剪可以是目标，但是经模糊化的半色调图像可能几乎在各处都明显亮于期望的屏幕图像，并且在经模糊化的半色调图像中可能存在不如期望的屏幕图像亮的部分，并且亮裁剪是可能的。

(3)受限的暗裁剪：在一个实施例中，经模糊化的光场可以被主调制DMD衰减以生成期望的屏幕图像。因为主调制DMD可能具有受限的对比率，所以系统可能仅生成比除以主调制DMD对比率的经模糊化的光场大的图像像素。在一些实施例中，小于这样的图像像素的图像像素可能被暗裁剪。

(4)小光晕：光晕是暗背景上的明亮物体周围的暗裁剪。如果黑背景上的小的明亮物体没有被亮裁剪，那么明亮物体处的模糊化的光场会比明亮物体大。由于光场可具有减小的空间带宽，因此其可能在非常接近明亮物体之处不暗。可通过主调制DMD尽可能地减小接近明亮物体的光场的水平，但该水平仍比期望的屏幕水平大，从而导致暗裁剪。在一些情况下，暗裁剪可代表高于真实黑的提高的水平，常常表现为暗细节的损失和对比度的损失。光晕是由暗裁剪导致的主要视觉伪像，但暗裁剪可在模糊化的光场不能代表高对比度、高频率图案的任何局部区域中出现。局部区域的空间幅度可由光场的带宽确定，该带宽可由模糊内核或PSF的尺寸确定。

(5)足够的局部对比度：光场的带宽可由模糊PSF的尺寸确定。较小的PSF允许较高的带宽光场。但是，较小的PSF必须与较密集的半色调图案配对。较密集的半色调图案可与较小的抖动图案尺寸相关联；它可具有较少的离散水平和较高的第一非零水平。

(6)以上的目标可能冲突。因此，许多变型方案和/或实施例可是可能和/或希望的。这里将关于DMD对比率、PSF尺寸和局部对比度考虑来进一步讨论这一点。

半色调成像和光场模型化实施例

在真实的显示器上，由预调制DMD创建的模糊化的光场可能不与主调制DMD帧对齐。光场图像可能略微旋转、移位或缩放以在帧边缘处提供过扫描。它也可能由于模糊光学器件和其他光学器件而翘曲。对于这样的可能性，可以测量将预调制DMD上的点映射到主调制DMD上的点的预调制到主调制映射，并且将该预调制到主调制映射作为映射——例如，作为查找表(LUT)等——应用。在真实的显示器中，预调制到主调制对齐可能由于平均预调制图像水平而漂移。对齐可能响应于预调制图像水平改变而缓慢地改变，并且可能不易于被预测。主调制DMD应希望地通过使用模糊化的光场的模型来补偿该光场以生成屏幕图像。光场模型的精度可以很大程度上取决于用于将经模糊化的光场的模型从预调制像素栅格转移到主调制像素栅格以用于补偿的预调制到主调制映射的精度。然而，不精确的映射可能导致屏幕图像中的强烈的伪像。预调制到主调制对齐漂移通常是显示器的大大地影响用于创建半色调图像的算法的不希望的特性。

在一个实施例中，用于形成屏幕图像的控制算法可以选择预调制和主调制DMD码字以形成这样的期望的屏幕图像。在该实施例中，选择预调制DMD码字类似于选择模糊化的光场，并且主要确定主调制DMD码字，因为这些应希望地补偿光场以生成期望的屏幕图像。模糊化的光场可以在各处都大于输入图像以避免亮裁剪，并且—当除以主调制DMD对比率时——应在各处都小于输入图像以避免暗裁剪。等同地，模糊化的光场应在各处都大于输入图像的带限上界，并且小于带限下界乘以主调制DMD的对比率。带限要求是由半色调编码和模糊函数施加的。

在一些图像区域中，图像的特性可以为使得上界条件和下界条件可以被满足。在其他图像区域中，这两者可能都不被满足。在这两种情况下，呈现了光场的选择。当两个条件可都被满足时，通常存在从中进行选择的一些光场。当两个条件都不能被满足时，可以选择违反这些条件中的至少一个的光场。在一个实施例中，违反下界通常可以是优选的，因为亮裁剪趋向于比暗裁剪在视觉上更明显，但是根据图像特性，可违反任一条件或两个条件。

在一些实施例中，PSF形状改变和预调制到主调制对齐漂移都可能大大地影响光场的选择。对于特定的图像区域，在满足上界条件和下界条件的一组光场中可存在在该区域上基本上恒定的光场。还可能存在空间变化的光场，一些光场比其它光场变化更大。变化的光场可能易受模型化误差影响，该模型化误差是由没有精确地表示对齐位置的预调制到主调制映射或者可能未精确地表示PSF形状的PSF模型导致的。平坦光场相对来说不受这些效果影响。

在一个实施例中，用于选择光场的算法可以被设计为实现两个抵触的目标。一个目标可以是避免由于亮裁剪和暗裁剪而导致的图像误差；另一个目标可以是避免由于光场模型化误差的误补偿而导致的图像误差。当不违反上界条件和下界条件的光场存在时，所述算法可以选择变化最小的一个光场。但是它可以选择确实违反条件、但是变化比那个光场小得多的光场。该选择可能更好，这是因为所得的亮裁剪或暗裁剪在视觉上好于由于变化更大的光场的不精确模型化而将存在的图像误差。

为了确定光场，所述算法可以根据以下规则进行：

(1)对于任何图像区域，将光场设置为最大水平，除非该图像区域可能由于暗裁剪而过度地视觉劣化。这样的劣化可以通过观察、启发式地或任何其他合适的方式确定。

(2)对于需要除了最大水平之外的水平的任何图像区域，将该水平设置为尽可能地接近最大水平，并且尽可能大地最小化光场的变化，而不会由于亮裁剪或暗裁剪而使该区域过度劣化。这些规则可以根据以下原因和/或条件被利用和/或修改：

(1)具有被设置为恒定水平的光场的图像区域不易受由预调制到主调制未对齐或PSF形状改变引起的补偿误差影响。

(2)显示器可以被校准为最大水平。当光场保持在该水平时，预调制到主调制映射可以精确地表示对齐，PSF模型可以精确地表示PSF形状。尽可能地使光场保持在该水平减小了对齐和PSF模型的偏差。在光场不恒定的图像区域中，由于光场模型误差而导致的补偿误差可能受到限制。这些误差趋向于使图像过度劣化。

(3)许多图像区域不具有非常高的对比度，并且可以在暗裁剪不明显的情况下被实现为最大水平。

(4)补偿误差在越黑暗的区域中趋向于越不可见。当光场不能被设置为最大水平时，图像区域可能非常暗。

半色调DMD编码实施例

在一个实施例中，预调制器/半色调DMD可在空间上调制均匀光场以产生半色调图像－例如，其中，对于整个帧时间或其一部分，所有像素为ON或OFF。得到的半色调图像(被适当地模糊化)可在主调制器/脉冲宽度DMD上产生足够的光水平，特别是在希望避免亮剪裁的情况下。由于脉冲宽度DMD可能仅减小光水平，因此，经模糊化的半色调图像应基本上在各处均比期望的屏幕图像(例如，输入图像)大。在一些情况下，当诸如黑背景上的非常亮的点的图像特征可能迫使导致选择亮裁剪或暗裁剪的不可避免的状况时，可以有意地允许进行一些亮裁剪，并且，经模糊化的半色调图像不会比输入(特别是该点)大。

在一个实施例中，为了实现低的光水平以及避免光晕，经模糊化的半色调图像可被设定为比期望的屏幕图像稍大。因此，经模糊化的半色调图像可基本上为期望的屏幕图像的带限最小上界－例如，带宽由光学模糊限制。一个实施例(如下)趋于产生图像上的带限上界。它可能不是最小上界，而可具有类似的性能。这种放宽可能是希望的，原因是真实的最小值尽管是可能的但可能是难以实现的。在本实施例中，基本上保留“没有亮裁剪”特性可能就够了。

在本实施例中，可通过使用空间抖动图案形成半色调图像。抖动图案可在矩形像素块上被限定，并且可在整个图像帧上通过瓷砖式覆盖(tile)该图案而被重复。由于模糊内核使图案平滑化，因此，图案的尺寸可与模糊内核的尺寸有关。内核的尺寸也可确定最小非零光水平－例如，抖动图案的一个像素开通并且所有其它像素关断会产生最小水平。

下表1表示一个示例性10×10图案，示出了水平指数。对于给定的水平指数，被编号的像素和具有更小编号的所有像素被开通，而具有更大编号的所有像素被关断。当给定的水平图案被模糊化时，结果不趋于平坦，且被调制的场可具有一些最小值。下表2表示对于表1的各水平指数的经归一化的最小光水平，示出了对于前面的指数的光水平。应当理解，其它图案尺寸和其它空间抖动图案是可能的，并且是本申请所涵盖的。

表1——示例性空间抖动图案

1	93	17	69	33	4	96	20	72	36
										61	37	77	29	89	64	40	80	32	92
13	85	5	45	53	16	88	8	48	56
										73	25	65	97	21	76	28	68	100	24
49	41	57	9	81	52	44	60	12	84
										3	95	19	71	35	2	94	18	70	34
63	39	79	31	91	62	38	78	30	90
										15	87	7	47	55	14	86	6	46	54
75	27	67	99	23	74	26	66	98	22
										51	43	59	11	83	50	42	58	10	82

表2——对于表1图案的归一化的最小光水平

0	0.919914	0.159947	0.679884	0.319955	0.029713	0.949726	0.189717	0.709671	0.349671
										0.599925	0.35989	0.759885	0.279915	0.879896	0.62969	0.389651	0.789665	0.309641	0.909666
0.119936	0.839911	0.039901	0.439936	0.519923	0.149697	0.869623	0.069613	0.469654	0.549684
										0.719902	0.239875	0.639914	0.959919	0.199903	0.749686	0.269715	0.669626	0.989631	0.229615
0.479913	0.399908	0.559908	0.079919	0.799928	0.509626	0.429714	0.589671	0.109678	0.829687
										0.019936	0.939929	0.179932	0.699874	0.339925	0.009668	0.929686	0.169673	0.689643	0.329627
0.619936	0.379903	0.7799	0.299927	0.899886	0.609645	0.369611	0.769624	0.289596	0.889622
										0.139927	0.859917	0.05989	0.459925	0.539903	0.129655	0.849579	0.049569	0.449609	0.529644
0.73988	0.25989	0.65992	0.979956	0.21991	0.729642	0.249675	0.649582	0.969587	0.209571
										0.499944	0.419922	0.57992	0.099932	0.819934	0.489581	0.409674	0.569627	0.089634	0.809642

在本实施例中，对于任何特定的输入像素，经模糊化的半色调图像的对应像素的水平应更大。为了在该像素处实现期望的更大水平，可以评估模糊内核的空间幅度内的输入图像的所有邻近像素－例如，可以开通具有比期望水平小的水平的那些邻近像素中的任一个。该方法的一个实施例可如下实现：

(1)对于任何特定输入像素，选择水平指数使得全帧光场的水平比像素水平大。例如，能够选择产生当被模糊化时超过像素水平的半色调图案的水平指数(例如，对于整个帧)。

(2)给定该全帧半色调图案，其PSF不使光对特定像素有贡献的所有像素可被关断，而不影响特定像素的水平。

应当注意，该方法可能不产生具有特定水平的半色调分块，使得半色调图像具有斑驳的外观。相反，各个像素依赖于它们的指数以及与图像特征的接近度可被开通或关断。在其它实施例中，可能能够实现误差扩散和/或局部蓝噪声(blue noise)－例如，半色调网格可通过对应的像素被局部阈值化。

应当理解，虽然一个实施例可由有序抖动实现，但它可与扩展相联系以实现上界。平滑化在最低水平(例如，诸如对于抖动图案仅仅一个像素开通)可能是问题。为了得到不同的平滑化效果，可能能够应用其它的方法，诸如蓝噪声和/或FM抖动。对于另一例子，考虑黑背景上的小于全亮度的小的明亮物体。在这种情况下，引入的光晕可能比希望的宽。扩展区域可能不完全被1填充。全部为1的更紧凑的区域会表现出较少的光晕，原因是显示的光晕宽度比眼眩光宽度大。减小小的明亮物体的亮度会减小光晕宽度，而不是仅减小光晕亮度。

图3A示出了用于生成合适的二值半色调图像的方法的一个实施例。半色调图像模块300可以接收输入图像数据301，并且可以在302将该图像数据扩展到模糊内核的幅度——以生成x(m,n)、扩展的输入图像。如果x(m,n)>htLevel(m,n)，则所得的二值半色调图像b(m,n)可以被设置为b(m,n)＝1——其中，htLevel(m,n)可以作为映射——例如，瓷砖式覆盖在整个图像帧上方——被给定为表2中的值。二值半色调图像可以被作为b(m,n)返回。如果光场在专门的和/或简化的条件下——例如，当光场被完全开启时，则可以利用图3A中描绘的实施例。

在一个实施例中，可以使用扩展算子来实现接近于最小上界。其他实施例可以利用可以在内核下提供元素的最大值的非线性滤波器。

利用上界和下界的实施例

在光场可以不同于完全开启(例如，出于本文讨论的原因，光是小于完全开启的某一灰阶值)的情况下，可能希望的是利用上界和下界。

图3B描绘了用于确定二值半色调图像的上界的一种方法。输入图像301可以输入到方框302，方框302扩展到模糊内核幅度。在304b中，该中间结果可能受制于阈值——即，b(m,n)在大于hTLevel(m,n)的情况下可以被设置为x(m,n)。该方框将在303b处设置上界二值半色调图像。

在一个实施例中，如果通过该方法找到上界二值半色调图像，则有可能的是：没有输入图像像素将被亮裁剪。然而，一些像素可能被暗裁剪。

图3C描绘了用于确定二值半色调图像的下界的一种方法。下界二值半色调图像类似于上界图像那样被找到。在对于每个阈值添加了一个水平的偏移的情况下，相同的抖动图案和阈值映射可以被使用。不是使输入图像扩展，而是可以对它进行腐蚀。除了腐蚀可以在暗像素周围发生之外，腐蚀是类似于扩展的处理。例如，如果系统反转图像，然后正常地执行扩展，然后再次反转所得的图像，则结果将是图像的腐蚀。对于扩展，在由某一形状(诸如盘)限定的像素附近的某一区域中，如果该像素水平更大，则可以将其他像素设置为该像素的水平。对于腐蚀也可以这样做，除了如果该像素的水平较小，则将其他像素设置为该像素的水平之外。扩展趋向于将像素设置为局部区域中的最大值；腐蚀趋向于将像素设置为局部区域中的最小值。此后，不是当对应的扩展的图像像素大于阈值时开通半色调像素，而是如果它们小于阈值，则关断它们。

在图3C中，输入图像301被乘以(在306)主调制DMD 305的对比率以建立如下的光场水平，在该光场水平，主调制DMD可以实现下界。图像可以在302c中被腐蚀，并且可以如304c中描绘中的那样被阈值化。输入图像的这个缩放大大地提高图像水平，并且非常经常地在常见的图像中使水平大于最大光场水平。光场可以在确实如此的每处被设置为最大水平。

如果通过该方法找到下界二值半色调图像，则没有输入图像像素将有可能被暗裁剪，但是一些图像像素可能被亮裁剪。

组合上界和下界以用于形成半色调图像和光场

根据本文描述的规则，上界半色调图像和下界半色调图像可以被组合以形成半色调图像和光场。如图3D中所描绘的，上界图像303b和下界图像303c可以被逐点地进行“或(OR)”运算(在302d)，以使得二值半色调图像(303d)可以为上界图像和下界图像中的较大者。

如果通过该方法组合上界二值半色调图像和下界二值半色调图像，则没有输入图像像素将有可能被亮裁剪，但是一些图像像素可能被暗裁剪。模糊化的光场水平可以被设置为上界方法和下界方法允许的最大水平，以使得亮裁剪不存在，但是暗裁剪可能由于光场的有限空间带宽而存在。

作为替代的上界/下界方法实施例

对于替代实施例，可以应用可以改进图像质量的若干增强。例如，在上述方法中，可以创建严格上界光场图像。然而，在一些图像区域中，有限的亮裁剪可能是优选的，其交换较少的暗裁剪以用于一种可能的上界增强。示例图像特征是非常暗的背景上的小的明亮的点，以使得存在可见光晕。

对于一些下界增强，应指出，上述方法可以创建严格下界光场图像。然而，在大多数图像中，严格的下界不是必要的。由于光幕眼睛眩光，观察者将感知许多非常低水平的像素为更高的水平。通常，提升一些低水平的像素可以被感知到，但是不会使图像可察觉地劣化，尤其是明亮区域中的黑暗像素。

在图像区域中，最暗像素的水平直接确定可以被设置为最大光场水平的图像区域的量。以比主调制DMD独自可达到的水平小的水平显示像素需要降低光场。一定量的暗裁剪可以是优选的，而不是由于预调制到主调制对齐或PSF形状改变而导致的图像误差。用一些暗裁剪交换更大的最大光场区域通常是有利的权衡。

一个可能的增强是使用光幕眩光函数来确定下界可以被升高到多高而使得暗裁剪不能被感知到。该方法趋向于提高光场以使得它对于更大图像区域为最大。

另一个可能的增强是使用“安全对比率”，而不是严格的下界。与严格的下界相比，该方法趋向于提高光场以使得它对于更大图像区域为最大。不是使用下界乘以主调制DMD对比率来确定光场可以达到的最大值，而是局部区域的对比率被选为对于在假定暗裁剪将不被视觉感知到的情况下允许暗裁剪的目的是足够的或“安全的”。不是下界乘以主CR，而是局部区域的平均值乘以“安全对比率”是光场可以达到的最大值。通过使用下限“安全对比率”——不是使用主调制DMD对比率，可以趋向于减小来自预调制到主调制对齐或PSF形状改变的图像误差，可能是以高空间频率暗裁剪为代价。另外，使用更小的腐蚀算子对于减小由于预调制到主调制对齐或PSF形状改变而导致的图像误差可能是有用的。

光场模型和脉宽DMD实施例

主调制器/脉冲宽度DMD调制经模糊化的半色调图像光场以产生期望的屏幕图像。脉冲宽度DMD可以仅使光衰减－因此，光场可以是期望的屏幕图像上的上界以防止亮裁剪。另外，为了防止暗裁剪，光场可以是最小上界。可通过使用光学处理的模型来计算、估计或另外模型化经模糊化的半色调图像光场。在一个实施例中，光学处理可被假定为仅是模糊－例如，预调制器到主调制器的对齐可被忽略。在一些实施例中，其可以是总体配准误差。

图4示出用于产生脉冲宽度DMD补偿图像的技术的一个实施例。二值化半色调图像(303，例如，来自图3)可被输入到模糊模型402中，并且可在404被求倒数。可通过将输入图像除以模型化的经模糊化的半色调图像光场(例如，将输入图像301乘以(在406)经模糊化的半色调图像光场的倒数)来确定脉冲宽度DMD补偿图像。

用于适应变化的PSF形状的实施例

在真实的显示器上，给定预调制像素的PSF形状可能依赖于其在预调制帧上的位置。模糊光学器件可能不能同样地模糊化所有的预调制位置。用于局部区域中的像素的PSF可被假定为很少改变，并且，所有像素可被假定为具有相同的能量(例如，假定均匀光场入射于预调制上)。但是，在真实的显示器上，各PSF可趋于不同。在一个实施例中，对于2K帧，各PSF可被单独地模型化，并且/或者可被应用于图像区域的局部部分－例如，导致可被捕获、存储、模型化和在计算上使用的2百万个PSF。其它实施例可提供简化的模型以降低这种复杂性。由于局部区域中的PSF趋于相似，因此，使用单个PSF模型以代表所有PSF－例如，至少在图像区域的局部区域和/或局部部分中。这种潜在局部化的PSF模型可被测量或另外模型化以提供适当的PSF模型。

光场模型实施例

主DMD补偿经模糊化的光场以产生最终的屏幕图像。在一个实施例中，可在主DMD像素网格上执行光场补偿。对于该补偿过程，可在主像素网格上展现经模糊化的光场。但是，通过模糊化处于预调制像素网格上的半色调图像形成该光场。另外，预调制和主调制器可能未对齐。

为了实现适当的补偿过程，存在两种可能的替代性实施例以供选择。第一实施例是在预调制网格上对光场进行模型化，然后将其映射到主网格。第二实施例是通过在主网格上将与各预调制像素相关联的PSF进行模型化来在主网格上对光场进行模型化。虽然本申请包括两个替代性实施例，但现在将描述第一实施例－即，在预调制网格上将光场进行模型化并且将其映射到主网格。在一个实施例中，可能能够在考虑了几何和/或光学畸变的情况下来在主网格上映射点。

选择该第一实施例可能是出于以下的原因：

(1)由于PSF可能在局部区域中基本上保持其形状。因此，可通过对于整个区域使用单个PSF对半色调图像执行标准卷积过程，来在预调制上在局部区域中将光场模型化。

(2)由于预调制对主调制未对齐，主调制上的局部区域中的PSF可具有不同的采样相位，并且，这些可能需要被应对。在一些实施例中，由于预调制和主调制未对齐，因此，可能存在将固有预调制网格对齐的PSF模型移动到主网格的一些采样相位偏移。

(3)如果在主调制上模型化，那么即使PSF形状不在局部区域中改变，也可能在计算卷积时由于采样相位变化而需要使用不同的PSF。

(4)PSF被固有地预调制参照。与预调制相比，更多的PSF会需要针对主调制被模型化和记录。

(5)模型化光场会趋于具有高的计算成本。对于实际的实现，PSF可能需要被二次采样和近似。如果在预调制网格上执行，这可能更简单。

(6)将模型化的光场从预调制映射到主调制具有计算成本，但这可能比在主调制上将光场模型化的成本低。

(7)将模型化的光场从预调制映射到主调制可作用于(affect)预调制上的光场模型化。可能希望该映射是精确的。对于特定的显示器，预调制到主调制对齐是固定的。如果映射具有误差，那么它们可被固定。例如，可通过校准过程期间修正PSF来应对该误差－例如，映射中的偏移误差可被该帧位置处的PSF模型中的偏移抵消。

另外，由于预调制到主调制未对齐，因此，对于计算半色调图像的过程，输入图像可被映射到预调制网格。该处理可能不需要尽可能精确地将光场映射到主调制。图5示出上述的第一实施例。系统(在控制器的指引下)可接收输入图像301。可在504在计算半色调图像之前应用主调制到预调制映射502。光场模型可被在506被应用，然后，预调制到主调制映射可在508被应用以产生主(调制)配准(primary registered)光场503。在一些实施例中，主调制可以是一个分辨率(例如，4K)，并且，预调制可以另一分辨率(例如，2K)；但是，处理可能能够作用于其它的映射。例如，处理可作用于2K/2K映射－但是2K主调制可通过投影仪系统被上转换成4K。当然，其它的映射是可能的。

用于光场模型计算的帧分割

如上所述，由于PSF可在局部区域内基本上不变，所以可以在局部区域中使用相同的PSF模型以计算光场。因此，图像帧可被分割成矩形区域，并且，各区域可通过使用最佳地代表该区域中的PSF的PSF而被处理。在各区域被模型化之后，这些区域可被接合在一起以形成全帧光场。如果接缝是可见的，那么可以使用更多的区域－或者重叠区域可以被计算并然后被混合在一起。图6示出可被捕获、模型化和使用以计算有色(例如，红色、绿色或蓝色)光场的PSF的阵列。帧可被分割为使得PSF处于各区域的中心。

半色调图案的时间重新定位

在一个实施例中，半色调抖动图案可瓷砖式覆盖于图像帧上。帧上的图案的位置或相位的选择可因此改变。由于屏幕图像会由于光场模型化或其它原因具有误差，因此，抖动图案可对于每个帧被重新定位－例如，使得误差可被掩饰。例如，抖动图案可根据图案指数对于每个帧被重新定位。由于误差可能随着抖动图案覆盖尺寸具有周期性，因此，根据指数移动图案可令人满意地作用于误差隐藏。抖动图案也可被重新定位以掩饰由最稀疏的半色调位图案导致的光场模型化误差；这些位图案会导致最明显的误差，原因是它们当被模糊化时趋于产生与更密集的位图案相比变化更大的光场。

PSF调整和显示校准的概要

实际中，真实的显示器可能需要调整其PSF形状，并且可能需要被校准。在一个实施例中，可在校准之前执行PSF调整－例如，通过操作光学部件。在适当的PSF调整之后，可对于各颜色通道执行校准过程以测量并记录预调制到主调制映射和PSF模型组。对于校准，可以使用照相机以在显示校准图像时拍摄屏幕的图片。

在一个实施例中，为了测量预调制到主调制映射，可以拍摄两个不同校准图像的图片。第一校准图像可以是通过在主调制全开的情况下在预调制上显示点阵列而形成的PSF阵列图像。点的预调制像素位置是已知的。如图6所示，该组合示出了PSF的阵列的屏幕图像。第二校准图像可以是通过在主调制上显示点阵列并在预调制上显示所有1而形成的点阵列图像。点的主调制像素位置是已知的。该组合示出了点的阵列的屏幕图像。

这两个图像的图片可在不移动照相机的情况下被拍摄。由于点的预调制和主调制像素位置是已知的，因此，照相机到预调制映射和照相机到主调制映射被发现。这两个映射可然后被复合以形成用于颜色通道的预调制到主调制映射。如果在对于各颜色通道拍摄的图片之间不移动照相机，那么可以使用用于不同颜色通道的照相机到主调制映射以使主调制DMD相互对齐，从而使得颜色通道相互对齐。

如图6所示，为了找到初始PSF模型组，可以使用第一校准图像。可以使用照相机到预调制映射以将PSF映射到预调制网格，这里，它们被记录以形成PSF模型组。该模型供预调制网格参考，原因是预调制网络是使用该模型以构建经模糊化的光场的模型之处。为了构建经模糊化的光场，该组中的各PSF代表其局部处理区域中的所有PSF。以这种方式获取PSF的模型可容易地导致具有显著误差的模型。

在校准处理期间，预调制到主调制对齐和PSF形状应优选地保持恒定。因为算法尝试使预调制图像保持在最大水平(白色)，所以白色预调制图像被用于使对齐和形状改变恒定。在校准处理开始之前，显示器是用白色预调制图像调理的。点测试图案可能不具有白色预调制，所以点图案仅显示足以拍摄图片的时间段，然后白色预调制图像被再次应用于保持恒定的条件。

另外的显示校准实施例

如上所述，显示校准可包含产生PSF模型组的过程。可通过拍摄在屏幕上显示的各个PSF的图片来获取初始PSF。但是，以这种方式获取PSF的模型会导致具有显著误差的模型。由于PSF模型可被用于模型化入射于主DMD上的真实光场，因此，可能希望它们准确地代表真实PSF。在一些双DMD调制器投影仪系统中，这些系统可具有斜率陡的相对小的PSF，这可能需要准确的模型。在一个实施例中，可能能够通过评估当使用模型显示屏幕图像时产生的误差来产生PSF模型细化过程，作为改进现有PSF模型的过程。

在一个实施例中，可通过照相机捕获单个PSF。该PSF图像可被用作用于产生它的半色调像素的PSF的初步模型。由于它可能不是真实PSF的完美代表，因此，当它被用于模型化通过半色调图像产生的光场时，光场可能具有误差。

对于特定的图像，可通过叠置由开通的半色调像素产生的所有PSF来形成光场。这种PSF模型误差可产生依赖于半色调图像上的开通像素的分布的光场误差。一些图像与其它图像相比可能更易受PSF误差影响。一般地，产生相对平坦的光场的图像可能较不易于受PSF模型误差影响，而产生变化的光场的图像可能更易受影响。

图7A到7F是用于示出PSF模型化和细化的示例性图像。图7A示出在输入图像内被照亮的单个区域。图7B示出根据这里公开的各种实施例响应输入图像7A产生的半色调图像。在本例子中，半色调图像被放在采样2K网格上。应当注意，该半色调图像对于显示系统来说是基本上已知的。图7C示出通过光学系统被模糊化的预调制网格上的单个像素PSF。图7D示出模糊化的图7B的半色调图像。

图7E示出主调制DMD补偿图像。应当注意，输入图像将由明亮中心点/区域代表－而光晕会形成包围明亮中心点/区域的环形区域以补偿模糊化的光场。图7F示出在为了形成屏幕图像，应用在图7E的补偿之后所得到的屏幕图像。应当注意，屏幕图像可能不是径向对称的，原因是系统可能正在校正上述的两个误差。在理想情况下，屏幕图像应看起来与输入图像相同，但它在图7F中表现出伪像。在本例子中，主调制DMD补偿被假定为是正确的，并且，伪像是由不准确的PSF模型导致的不适当模型化的光场的结果。

PSF细化实施例

如上所述，可通过照相机捕获可见的伪像。当捕获的图像与预调制光场和半色调图像配准时，它可被用于找到可趋于减少伪像的对于PSF的校正。捕获的伪像的图像也可具有误差，并且不是真实伪像的完美代表。因此，PSF校正可改进PSF模型，但不能完全消除伪像。通过使用改进的PSF，图像可被重新处理，并且屏幕图像应展现出更少的伪像。这些步骤可被重复进行以迭代地减少伪像，直到伪像不可见。

图8和图9示出了PSF模型细化处理和/或模块的一个可能的实施例。应当理解，这种PSF模型细化处理/模块可被使用一次、被多次使用，或者可被用作可提高在操作过程中呈现期望的图像的准确度的连续改进过程的一部分。当系统在802开始时，可以使用初始PSF模型(813)以显示屏幕图像。跟踪这里公开的各种实施例，输入图像数据801可被用于在804计算半色调图像，从而得到半色调图像803。该半色调图像可与最新的PSF模型813一起使用－以计算和/或模型化光场图像805。在一个实施例中，可通过卷积PSF和半色调图像产生这种光场图像。光场图像805可被用于计算主图像(在808)，以产生主图像807。主图像可被用于显示屏幕图像(在810)－以产生屏幕图像809。

一旦图像被呈现为屏幕图像，就可在812拍摄照相机图片，并且，屏幕图像可与预调制像素网格配准(在812)－以产生配准的屏幕图像811。该配准的屏幕图像可用于与输入图像比较(在814)。控制器/处理器可在816询问在配准的屏幕图像与输入图像之间是否存在任何差值。这些差值可以被阈值化和/或计算以确定差值是否大于期望的量－例如，对于屏幕图像的观察者可能可见。作为替代方案，可通过观察者判断差值。如果没有，那么处理可在822终止－或者作为校正处理继续以运行连续处理，或者在期望的时间段运行。

如果在816检测到差值，那么系统可在820找到和/或计算PSF校正并且改进PSF模型。图9是计算PSF校正的处理的一个实施例。在902，处理/模块可将配准的屏幕图像除以主图像。这在805产生光场估计。可然后在904比较该光场估计与光场图像。这产生光场误差估计901。该估计与半色调图像一起可被去卷积－并且/或者作为逆被计算－以找到适当的PSF校正(作为813)。该PSF校正可然后形成要在图8中使用的新的PSF模型。

一般地，由于照相机捕获过程中的不确定性，因此从照相机图片得到的图像是估计值。可通过叠置半色调图像中的所有开通像素的PSF来产生光场。去卷积处理尝试通过为对于伪像做出贡献的所有开通像素设定相同的PSF来从估计的光场误差找到PSF校正。

出于竞争考虑的替代实施例

如上所述，可以利用某些假定和目标以产生这里描述的新的图像呈现技术。如上所述，不同的假定和目标会得到替代性实施例。这种替代性实施例可基于DMD对比率、PSF尺寸和局部对比度。例如，可通过叠置PSF的场以实现相对平坦的光场，实现第一非零预调制水平。如果PSF间隔足够密集，则可实现相对平坦的场－PSF间隔太大会导致具有与期望的场水平相比可能大的峰和谷的场。给定PSF尺寸和形状，产生相对平坦的场所期望的PSF间隔可确定可被开通以实现第一非零预调制水平的半色调像素的间隔。该间隔可确定第一非零水平和离散线性预调制水平的数量。

例如，在10×10像素网格上重复以实现相对平坦的场的PSF可能需要开通100个预调制像素中的1个。第一非零水平将是1/100，半色调覆盖尺寸将是10×10，并且，离散水平的数量将是101。

名称“第一非零水平”间接地意味着第一水平零为0/100。实际上可能并非如此。与所有非零水平不同，该水平可能不是由半色调分数确定，而是由预调制DMD对比率(CR)确定。该水平为1/预调制CR，并且可能不处于用于最佳性能的水平。

为了限制小的明亮特征上的光晕尺寸，可以选择小的PSF和作为补充的小的半色调覆盖尺寸。但是，小的覆盖尺寸限制了离散预调制水平的数量。这在较高水平可能不是问题，但是在较低水平(特别是小于第一非零水平的水平)会过度地限制局部对比度。零水平的使用依赖于预调制DMD CR；更大的CR可能不更好。而且，根据第一非零水平，可能需要零水平以实现期望的全系统CR、实现黑色。

一些图像特征可具有比可由预调制光场代表的那些空间频率大的空间频率。对于这些图像特征，预调制光场可以是恒定的、未调制的。预调制光场的水平可由图像特征的局部极大值确定；水平可以是比局部极大值大的离散预调制水平以避免亮剪裁。主调制DMD可减少预调制光场以产生局部图像特征的所有水平。根据预调制零水平(由预调制CR确定)、第一非零水平(由半色调覆盖尺寸确定)和主DMD CR，主DMD可能不具有足以产生最低水平的对比度，从而限制了足以作用于其外观的该图像特征的局部对比度。

示例性图像

图11A是一个示例性图像1102，其描绘将通过本文描述的本系统和方法和/或技术渲染的期望的源图像。如所示，图像是在墙壁上具有带有细节的黑暗区域的教堂内部之一。另外，存在其中也显现出许多细节的被明亮地照亮的窗户区域。图11B和11C描绘了分别如本文描述的上界半色调图像和模糊化的上界图像。图11D描绘了可以通过本系统的一个实施例生成的最终的渲染的图像。

对于另一组示例性附图，图12A和12B仅示出了本文描述的处理中的一些的一个非限制性例子。在这种情况下，使用示例图像的1-D水平行、而不是图像表面来更清楚地示出所描述的量。照度被规范化为1，最大的模糊化光场水平。图12A示出了输入图像行及其带限的上界和下界。下界也被示为根据主调制DMD的对比率缩放(这里，primaryCR＝1000)；这是光场可以达到的以使得主调制DMD仍可以实现下界的最高水平。图12B示出了将为上界和缩放的下界的最大值的光场；该值限于1，因为这是最大光场水平。考虑到用于该例子的规则，该光场尽可能多地处于最大水平。

现在已经给出了连同附图一起阅读的、例示说明本发明的原理的、本发明的一个或多个实施例的详细描述。要意识到，本发明是与这样的实施例结合描述的，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求限制，并且本发明涵盖许多替代、修改和等同。在该描述中已经阐述了许多特定细节，以便提供本发明的透彻理解。这些细节是出于示例的目的而提供的，并且本发明可以根据权利要求在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实施。为了清楚起见，未对与本发明相关的技术领域中已知的技术材料进行详细描述，以使得不会不必要地模糊本发明。

Claims

1.一种用于对投影仪显示系统进行校准的方法，所述投影仪显示系统包括：光源；控制器，所述控制器接收输入图像数据并且输出控制信号；预调制调制器，所述预调制调制器接收来自所述控制器的控制信号以及来自所述光源的光；模糊化光学系统，所述模糊化光学系统接收来自所述预调制调制器的光；以及主调制器，所述主调制器接收来自所述控制器的控制信号以及来自所述模糊化光学系统的光，所述方法包括：

在显示第一校准图像之前，通过控制所述预调制调制器以使得所述预调制调制器的每个像素处于其最大亮度水平，调整所述投影仪显示系统，

通过控制所述预调制调制器以显示第一点阵列以及通过控制所述主调制器全开，以使得所述主调制器的每个像素传送从所述预调制调制器接收到的光沿包括投影屏幕的光学路径通过所述模糊化光学系统，来显示所述第一校准图像；

用图像捕捉装置捕捉所显示的第一校准图像；

使用所述第一校准图像的所述捕捉，确定所述图像捕捉装置与所述预调制调制器之间的映射。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过控制所述预调制调制器以使得所述预调制调制器的每个像素处于其最大亮度水平，并且通过控制所述主调制器以显示第二点阵列，显示第二校准图像；

用图像捕捉装置捕捉所显示的第二校准图像；

使用所述第二校准图像的所述捕捉，确定所述图像捕捉装置与所述主调制器之间的映射；

通过将所述图像捕捉装置与所述预调制调制器之间的映射与所述图像捕捉装置与所述主调制器之间的映射进行合成，确定所述预调制调制器与所述主调制器之间的映射。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

在显示第一校准图像之后，通过控制所述预调制调制器以使得所述预调制调制器的每个像素处于其最大亮度水平，进一步调整所述投影仪显示系统。

4.根据权利要求1所述的方法，其中显示第一校准图像包括仅显示第一校准图像足够长以有助于用图像捕捉装置捕捉所述第一校准图像。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在显示第一校准图像之后进一步调整所述投影仪显示系统包括紧接在用图像捕捉装置捕捉第一校准图像之后进一步调整所述投影仪显示系统。